引導(dǎo)語：科爾摩根無框力矩電機，助力打造更強大的新一代手術(shù)機器人。
在數(shù)字化技術(shù)與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)加速融合的背景下，手術(shù)機器人迎來了快速發(fā)展，越來越多的企業(yè)投入到手術(shù)機器人設(shè)備的生產(chǎn)和研發(fā)，然后，手術(shù)機器人作為關(guān)系生命和健康的高精密型醫(yī)療設(shè)備，有著嚴苛的性能要求。設(shè)備制造商在設(shè)備研發(fā)過程中面臨著技術(shù)突破的難題。
應(yīng)用需求
傳統(tǒng)手術(shù)機器人包含具有多個機械臂的大柱子，機械臂分別持微型相機和各種儀器，如剪刀、抓鉗、持針器、施夾鉗等。為了在進行手術(shù)時獲得最大的靈活性，外科醫(yī)生需要不受限制地以他們選擇的角度自由操作這些儀器。同時盡可能小和少的制造切口， 以最大限度地減少患者的不適和改善術(shù)后恢復(fù)。理想的方案是通過單個小切口進行理想手術(shù)，這個小切口可同時容納可視化相機和任何所需的儀器。
應(yīng)用挑戰(zhàn)
但這種理想情況可能很難實現(xiàn)，因為傳統(tǒng)的機器人設(shè)計無法讓儀器以足夠小的角度靠近操作位置。因此，手術(shù)機器人設(shè)計師面臨的最大挑戰(zhàn)是：如何使機械臂能夠盡可能緊密地一起操作，讓各種儀器可以幾乎平行地進入切口。這種運動自由度有助于最大限度地減少手術(shù)的侵入性，改善外科醫(yī)生的視角，并在操作多個儀器時靈活不受約束。
用于改變生活甚至拯救生命的醫(yī)療手術(shù)必須是十分精密的，那么工程師如何在不影響手術(shù)所需的精度和性能的情況下設(shè)計出軸向更緊湊的機械臂關(guān)節(jié)呢？
設(shè)計軸向緊湊型機械臂關(guān)節(jié)的考慮因素
為了實現(xiàn)下一代功能，手術(shù)機器人設(shè)計師必須解決幾個挑戰(zhàn)點。其中最主要的是提供應(yīng)用所需的精度、轉(zhuǎn)矩、速度，同時最大限度地減少機械臂關(guān)節(jié)的有效寬度。
精度、速度、溫升全面兼顧
精度是最重要的。對于所有機器人關(guān)節(jié)，電機和齒輪組必須提供平穩(wěn)精確的加速/減速和穩(wěn)如磐石的固定能力。但是，具體的轉(zhuǎn)矩和速度要求可能會有所不同，具體取決于每個關(guān)節(jié)的功能。 電機扭矩對于距離操作位置較遠的關(guān)節(jié)尤為重要，這些關(guān)節(jié)必須支撐機械臂、關(guān)節(jié)和機械臂末端儀器的累積重量。電機速度則對于執(zhí)行較大定位運動的關(guān)節(jié)的效率十分重要。溫升也是一個重要的考慮因，必須避免在機器人關(guān)節(jié)內(nèi)小范圍出現(xiàn)過高的溫度，否則可能會降低電機旁邊軸承和齒輪箱的潤滑性能，或阻礙熱限制電子反饋設(shè)備的功能。
小巧、精悍、自由自在
上述所有挑戰(zhàn)都因一個壓倒性的挑戰(zhàn)而變得更加復(fù)雜，即盡可能將關(guān)節(jié)設(shè)計得軸向緊湊，使外科醫(yī)生在儀器的放置和操作上有更大的自由度。那么該如何解決小尺寸的挑戰(zhàn)呢？
剛度、壽命、理想貼切
根據(jù)每個關(guān)節(jié)所需的動態(tài)特性，選擇能夠提供所需的平均和最大轉(zhuǎn)矩、足夠的剛度、能確保較長使用壽命并滿足其他設(shè)計要求的諧波減速機。
目前，諧波減速機是此類應(yīng)用的首選。憑借零齒隙，可以實現(xiàn)十分準確的定位和可靠的固定。它在單級中提供高減速比，可實現(xiàn)高功率密度和平穩(wěn)的加速/減速。對于解決尺寸挑戰(zhàn)至關(guān)重要的是，諧波減速機可在軸向極其緊湊。
齒輪、尺寸、篩選規(guī)則
在選擇過程中，請考慮相對較大外徑的齒輪組是否能夠滿足設(shè)計要求，從而通過使用較大直徑的電機來利用 D2L 規(guī)則。
在手術(shù)機器人設(shè)計中，設(shè)計師可能而更關(guān)心軸向尺寸而忽略關(guān)節(jié)直徑，因為目標是讓多個機械臂盡可能緊密地協(xié)同工作。但D2L規(guī)則指出，轉(zhuǎn)矩的增加與電機疊片長度的增加成正比。或者，隨著力臂直徑增加的平方而增加。因此，更大直徑的齒輪組，可容納更大直徑 但更短的電機，可以在盡可能減小有效關(guān)節(jié)寬度方面發(fā)揮巨大作用。
傳動匹配、全面無缺
選擇的伺服電機必須與選擇的齒輪傳動相匹配。除了基本的匹配度之外，還有幾個選擇標準可幫助實現(xiàn)成功的設(shè)計。
疊片長度：相同的性能特征，疊片長度更短的電機可實現(xiàn)軸向更窄的關(guān)節(jié)。
力臂直徑：D2L規(guī)則意味著力臂直徑的任何增加都可以在不損失轉(zhuǎn)矩的情況下使疊片長度大幅減少，這是節(jié)省空間的理想方式。
大通孔：除了電機的整體尺寸外，還要考慮是否需要大的通孔來容納接線、光纖、液體管道或其他組件。
反饋：還要考慮電機與您選擇的反饋設(shè)備之間的兼容性。
熱額定值：考慮電機的熱額定值，以及它是否與關(guān)節(jié)限制范圍內(nèi)的溫度敏感組件兼容。
如果一臺電機不能滿足所有這些需求，始終如一地在手術(shù)室中安裝和運行，在當前和手術(shù)機器人的整個生命周期中提供您所需的高質(zhì)量，那就會徹底破壞您的項目。
無框力矩，精悍靈活
科爾摩根相信，電機的設(shè)計應(yīng)該適合應(yīng)用，而不是反過來。我們的 TBM2G 系列無框力矩電機專為滿足緊湊型手術(shù)機器人關(guān)節(jié)的標準諧波減速機的尺寸、 轉(zhuǎn)矩和速度要求而設(shè)計。
TBM2G 電機利用 D2L 規(guī)則，在輕質(zhì)、軸向緊湊的關(guān)節(jié)中提供出色性能。該系列電機還具有大通孔，可容納穿過復(fù)雜手術(shù)機械臂關(guān)節(jié)的接線和其他組件。同時，可與各種編碼器配合使用，甚至可以配備 不會增加電機長度的集成霍爾傳感器。由于溫升極低， 這些電機可以靠近溫度敏感組件運行，而不會影響性能。
科爾摩根可提供各種尺寸和標準選項的TBM2G系列電機，讓您實現(xiàn)理想適配。
手術(shù)機器人的出現(xiàn)，不僅為醫(yī)學(xué)界帶來了巨大的變革，也為患者提供了更加精準、安全的治療方案。它的高精度、穩(wěn)定性和智能化的特點，使得手術(shù)過程更加精細化和個性化，大大減少了手術(shù)創(chuàng)傷和康復(fù)時間。同時，手術(shù)機器人的發(fā)展也面臨著一系列的挑戰(zhàn)和爭議，需要我們共同努力解決。
準備好打造更強大的新一代手術(shù)機器人了嗎？
